• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
• /
• v.7 no.3
• /
• pp.9-18
• /
• 2007

The small and medium sized dams have the fill dam type of a lot of occasions, which are often weak in cases of major floods. For this reason, although a countermeasure is in great need, due to the importance of the facilities and financial situations, no direct safety measures have been taken. In this study, in order to minimize construction expenditure for practical safety measures in cases of major floods, the overflow section of spillway has been analyzed focusing on how the overflow capacity will increase in the case of partially rebuilding a part of the overflow section of spillway favorable for hydraulic conditions. The labyrinth weir and movable weir was chosen for reconstruction models of the overflow section. Moreover, for analyzing the after-effects of the reconstruction, a small scale dam was temporarily chosen for various experiments such as the hydraulic model testing and the three dimension numerical evaluation through the use of Flow-3D.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.31 no.3
• /
• pp.337-345
• /
• 1998

DAMBRK-U model is developed for the evaluation of overtopping risk of dam and levee and for the estimation of uncertainty in floodwave simulation. The original algorithm is revised and expanded to include Monte-Carlo analysis to estimate them. The model is tested by applying to hypothetical channels of widening, uniform and narrowing geometry. Larger variation in discharge and water depth are expected at narrower sections of a river. It is calibrated by applying to the Hantan River, where severe damages from Yunchun dam-break and levee overtopping occurred on July, 1996. Overtopping risk of dam is calculated for various discharge conditions for Yunchun-dam, and that of levee is also calculated by comparing levee height with flood level at Hantan recreation area. Simulation results show that the overflow depth of flood level is 1,266~0.782 m and the overflow risk turns out to be 100%.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.54 no.11
• /
• pp.1011-1019
• /
• 2021

This study presents numerical simulations of submerged jump and washed-out jump resulted from the flow over the embankment type weir. Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes (URANS) equations are solved with the k-𝜔 SST turbulence model. Validations are carried out using the experimental results in the literature, revealing that computed roller shape, free surface, and mean velocity are in good agreement with measured data. The volume fractions of water of the submerged jump and washed-out jump are compared, and the characteristics of the two flows from the double-averaged volume fractions of water are presented. The condition under which the transition occurs from the submerged jump to washed-out jump is presented by the relation between the relative embankment length and submergence factor via numerical simulations by changing the weir length, discharge, and tailwater depth.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.258-258
• /
• 2022

물넘이 형식에는 수문과 밸브로 조절할 수 있는 조절형식, 개수로 및 관수로 형식의 자연적으로 수위조절이 되는 비조절형식, 레버린스(Labyrinth), 피아노건반(Piano Key Weir), 사이펀(Siphon) 등의 특수형식으로 구분할 수 있다. 이 중에서 피아노건반 물넘이는 레버린스 물넘이를 피아노건반 모양으로 개량한 것으로 2003년 알제리 Biska 대학의 Quamane 교수에 의해 제안되었다. 제한된 물넘이 폭에 물넘이의 길이를 연장하여 방류능력을 증가시키는 효과를 나타내는 물넘이 형식으로 여수로의 월류수심을 낮게 유지하면서 방류량을 증가시킬 수 있다. 피아노건반 물넘이는 2006년에 프랑스에서 최초로 적용되었으며, 현재까지 약 30여 지역(프랑스, 베트남, 호주 등)의 댐에 적용되었다. 본 연구에서는 국내 저수지를 대상으로 여수로에 피아노건반 물넘이를 적용하여 방류능력과 수리적 안정성 검토를 위해 농어촌연구원 국제융합수리시험센터에서 수리모형실험을 수행하였다. 농어촌연구원은 2018년도에 기존 수리모형실험 시설을 확장하여 가로 250m, 세로 102m의 국내 최대규모의 실내 수리모형실험 시설을 준공하였고, 대형유사순환수로, 고정식 급경사수로, PIV 전용실험수로 등 기능별 7종의 실험수로를 갖추고 있다. 수리실험은 Froude 상사에 의한 축척을 적용하여 모형을 제작하였고, 기존의 수리시설과 하류하천까지 포함하여 70m(L)×20(B)×2m(H) 규모이다. 실험은 유량을 다양하게 변화시키면서 수위-방류량을 검토하였고, PMF 홍수위에서 방류량이 배제 가능한지 검토하였다. 또한, 물넘이의 안정성 검토를 위한 접근유속을 게측하였고, 물넘이를 통해 월류하는 흐름의 유황을 분석하여 수리학적으로 안정한 흐름이 발생하는지 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.719-723
• /
• 2010

일반적으로 유량측정방법 중에서 파샬플룸은 유속이 매우 느리거나 토사유입이 많은 지점에서 위어에 비해 상대적으로 유리한 유량 계측기이다. 국제표준화기구(ISO : International Organization for Standardization)에서 파샬플룸의 규모별 규격화된 경험식을 제안하고 있으나 수리모형실험이나 수치모의를 통한 체계적인 연구는 다소 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 ISO 규격 파샬플룸에 대하여 경험식과 수치모의를 비교하여 파샬플룸에 대한 수치모의의 적정성을 검토하였고 ISO 규격을 따르지 않는 임의규격의 파샬플룸에 대하여 동일 조건의 수리모형실험 및 수치모의 결과로 비교 검토하였다. 수리모형실험에서는 다양한 유량 유입조건 및 수심조건에 따른 파샬 플룸 내 상 하류 수심을 측정하였으며, 수치모의를 통해 측정된 값과 비교한 결과 오차는 평균 4% 내외로 나타났다. 수치모의결과를 이용하여 유량산정공식을 도출한 후, 실험값과 비교하였다. 그 결과 오차는 최대 2.3%로 나타났으며 이에 따라 파샬플룸의 규모를 결정하기 위한 수치모의는 타당한 것으로 판단된다. 파샬플룸의 규모결정시 실제 지형과 유입부 형상 등을 고려한 수치모의를 수행하고 본 연구에서 배제했던 잠수월류에 대해서도 추후 연구를 수행한다면 1차원적인 경험식이나 측정시 오차가 발생하기 쉽고 수행 과정이 까다로운 수리모형실험을 보완할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.41 no.1
• /
• pp.65-74
• /
• 2008

The small and medium sized dams have the fill dam type of a lot of occasions, which are often weak in cases of major floods. For this reason, although a countermeasure is in great need, due to the importance of the facilities and financial situations, no direct safety measures have been taken. In this study, in order to minimize construction expenditure for practical safety measures in cases of major floods, the overflow section of spillway has been analyzed focusing on how the overflow capacity will increase in the case of partially rebuilding a part of the overflow section of spillway favorable for hydraulic conditions. The Labyrinth weir and movable weir was chosen for reconstruction models of the overflow section. Moreover, for analyzing the after-effects of the reconstruction, a small scale dam was temporarily chosen for various experiments such as the hydraulic model testing and the three dimension numerical evaluation through the use of Flow-3D.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.709-709
• /
• 2012

보는 하천을 횡단하는 대표적인 수공구조물로써 수위를 유지하여 각종 용수의 취수 기능 및 주운 기능을 가지고 있다. 그러나 보를 설치할 경우 상류부의 유속이 점차 감소하여 유사 퇴적이 일어나며, 흐름 정체에 따른 수질 저하 및 수위 상승의 원인을 제공한다. 이러한 보의 단점을 개선하기 위해 래버린스 보에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. Hay 등(1970) 연구에 따르면 래버린스 보의 월류능력은 동일 수두 조건에서 선형 보보다 높은 특성을 가진다. 또한 Tsang(2000) 연구에 따르면 큰 유량 및 낮은 월류고 조건에서 폭기 효율이 뛰어난 것으로 나타났다. 박호상(2009) 연구에 따르면 경사형 마루 래버린스 보가 일반형 래버린스 보의 수심유지 범위보다 더 크며, 산소전달효율도 더 높은 것으로 나타났다. 그러나 기존 보에서 발생되는 유사퇴적 및 흐름정체 등의 문제는 여전히 존재하였다. 이와 관련하여 본 연구에서는 유사의 연속성을 유지하고 흐름의 정체를 해소하는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보(현대건설, 2011)를 제안하였다(그림 1, 2 참조). 본 연구에서는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보의 홍수안정성 및 유사연속성에 대한 효과를 3차원 수치모형(FLOW-3D)을 통해 분석하였다. 수치모의에 사용된 수로 연장은 9.25 m이고 폭은 0.82 m이며, 상류의 수심변화에 따라 수치모의를 수행하였다. 수치모의 결과 에너지 감세 효과와 상류의 수심을 유지하는 효과가 나타났다. 또한 이격된 벽체로 흐르는 유속에 의해 래버린스 보 내의 마찰속도가 증가하였다. 이러한 결과, 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보가 홍수 안정성 및 유사배제에 효과가 있는 기술로써 가능성이 있는 것으로 판단된다. 향후, 수리모형실험을 통한 연구가 수행된다면 수리특성에 관한 기초자료를 통해 설계 인자가 도출될 수 있을 것이며 나아가 기술의 상용화에도 크게 기여할 수 있을 것이다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.15 no.6
• /
• pp.3950-3960
• /
• 2014

In this study, the drag forces on a submerged square cylinder were analyzed using a three dimensional hydrodynamic model. The numerical results were compared with the experimental results to check the reliability of the numerical simulations, and the characteristics of the drag forces with the relative depths were analyzed by analyzing the pressure acting on the cylinder surface, which are normally difficult to measure experimentally. The numerical results showed that the drag forces acting on a submerged square cylinder originate mainly from the pressure forces, and component of the shear forces decreased with increasing relative depth. The pressure coefficient distributions showed that in the case of a low relative depth, a relatively high pressure was formed in the front of a cylinder, and a relatively low pressure was formed in the rear, which gives a high drag coefficient. In a high relative depth, the pressure in the front decreased and pressure in the rear increased, which is a similar phenomenon to that normally observed in two dimensional square cylinder flow. The effect of the static pressure was analyzed and the surface elevation difference between the front and rear zone of a cylinder has a limited effect on the drag forces. Finally, the numerical results showed that the drag forces acting on a submerged square are dominated by the dynamic pressure formed by three dimensional flow and the distribution of local surface elevation.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.30 no.6
• /
• pp.661-669
• /
• 1997

This paper presents a theoretical analysis for a velocity profile of fluid-granule mixed flow and a sheet erosion of an embankment having noncohesive materials due to overflow. The velocity profile were obtained using the stress-strain relationships based on a grain-inertia regime and an erosion depth was obtained using dynamic Coulomb criterion. Experiments were performed to compare with theoretical values and fairly good agreements were found. Theoretical results on velocity profiles, which can be applied to any type of velocity profiles in a fluid-granule mixed flow, showed a considerable improvement for the existing theories on a debris flow. for a design purpose, formulas and figure diagrams for obtaining a velocity profile, an erosion depth, an overflow depth and a granular discharge were proposed for given values of a flood discharge, particle properties and embankment scale.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.48 no.11
• /
• pp.957-967
• /
• 2015

It was reviewed for the 2D numerical simulations to evaluate the effects of flood control by detention basin, even if stage-discharge relationships for the side weir were not known. A 2D depth-integrated numerical model was constructed by the application of the finite volume method to the shallow water equations as a numerical method and the introduction of an approximate Riemann solver for the accurate calculation of fluxes. Results by the model were compared with those by the laboratory test for the cases of free overflow and submerged flow over a side weir between the channel and storage. The difference between simulated and measured discharge coefficients for the case of free overflow is very small. In addition, the results by simulations were in good agreement with those by experiments for the submerged flow over a side weir and its mechanism was reproduced well. Through this study the discharge coefficients of side weirs can be accurately determined by the 2D numerical model and a considerable degree of accuracy can be achieved to evaluate the effect of flood defenses by detention basins. Thus, it will be expected to apply this model practically to the plan of detention basins, the evaluation of design alternatives, or the management of the existing ones.